JP6905697B2 - 電子メールシステム - Google Patents

Description

本開示は、データ送信元となる通信端末が、電子メール用に相手先アドレスに向けて、送出する平文データを、暗号化および分割化を行って、予め登録された複数のプロバイダに、各々の暗号化されたデータと共に、復号化に必要となるパラメータ（以後、メタデータと呼称する）を異なるプロバイダ経由で、同時に相手側に送信し、相手側では上記の複数のプロバイダから受信した暗号化された分割データの全てと、当該メタデータのみを用いて解読する技術を活用する電子メールシステムに関するものである。

電子メールでは、一つのアカウント、またはマルチアカウントを用いて、相手先のアドレスに、平文のまま届ける方式が一般的であった。また、平文に対して暗号化を行うＳＳＬ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｓｏｃｋｅｔ Ｌａｙｅｒ）を用いた通信方式により、クライアント・サーバ間のデータ転送を行う方式も実用化されている。しかしながら、どちらの場合においても、基本的には１対１の通信形態でのメールデータの転送を、中継サーバを介して、バケツリレー式に行う方法が一般的であった。このため、メールの内容が、利用するプロバイダの中継サーバ等で解読される可能性や、第３者がアクセス可能なメールサーバに蓄えられた段階で、盗聴される可能性も存在していた。ＳＳＬは公開鍵暗号を使用し、素因数分解の難しさを安全性の根拠として、当該電子メールサービスを運用しているが、将来のコンピュータ能力の増大により、暗号の危殆化を起こす可能性があり、より安全な電子メールサービスを実現する要望が高まっている。

特許第４２９６３０４号公報 特許第４３８５１１１号公報 特許第４５３８５８５号公報

電子メールデータの安全性を確保するために、前述したように、ＳＳＬ等において公開鍵暗号等を使用し、素因数分解の難しさを安全性の根拠として当該サービスが運用されている。しかしながら、利用するプロバイダの中継サーバ等でメール内容が解読される可能性や、第３者がアクセス可能なメールサーバに蓄積された段階で盗聴される可能性を排除すると共に、高速転送ができ、かつ、メール内容解読が受信者以外の第３者には不可能とするための電子メールサービスはまだ実現されていない。

また、ユーザが複数のプロバイダに契約している場合に、これらプロバイダを相互に組み合わせて、安全に活用する技術が実現されていない。特定のプロバイダが故障した場合において、メールが不達となる状況を見過ごしてしまう可能性が、社会的な問題となりつつある。

これらの課題を実現するための電子メールサービスのメカニズムを提供する技術を確立することが課題である。

本開示に係る電子メールシステムは、本開示に係る電子メール送信装置と、本開示に係る電子メール受信装置と、を備える。

本開示に係る電子メール送信装置は、
電子メールの本文を暗号化した暗号化データを分割して複数の断片データを生成する暗号処理部と、
前記複数の断片データのうちの第１の断片データと前記第１の断片データとは異なる第２の断片データとが異なる経路を用いて伝送されるように、前記複数の断片データを前記本文に復元するために必要なメタデータ及び前記複数の断片データを送信する送信部と、
を備える。

本開示に係る電子メール受信装置は、
電子メールの本文を暗号化した暗号化データを分割して複数の断片データ、及び、前記複数の断片データを前記本文に復元するために必要なメタデータを受信する受信部と、
受信した前記メタデータを用いて、前記複数の断片データを前記本文に復元する復号処理部と、
を備える。

本開示に係る電子メール送信方法は、
電子メールの本文を暗号化した暗号化データを分割して複数の断片データを生成する暗号処理手順と、
前記複数の断片データのうちの第１の断片データと前記第１の断片データとは異なる第２の断片データとが異なる経路を用いて伝送されるように、前記複数の断片データを前記本文に復元するために必要なメタデータ及び前記複数の断片データを送信する送信手順と、
を電子メール送信装置が実行する。

本開示に係る電子メール受信方法は、
電子メールの本文を暗号化した暗号化データを分割して複数の断片データ、及び、前記複数の断片データを前記本文に復元するために必要なメタデータを、受信する受信手順と、
受信した前記メタデータを用いて、前記複数の断片データを前記本文に復元する復号処理手順と、
を電子メール受信装置が実行する。

本開示に係る電子メール送信プログラムは、本開示に係る電子メール送信方法に含まれる各手順をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、本開示に係る電子メール送信装置に備わる各機能部としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。本開示に係る電子メール送信プログラムは、通信ネットワークを介しての授受が可能であり、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。

本開示に係る電子メール受信プログラムは、本開示に係る電子メール受信方法に含まれる各手順をコンピュータに実行させるためのプログラムであり、本開示に係る電子メール受信装置に備わる各機能部としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。本開示に係る電子メール受信プログラムは、通信ネットワークを介しての授受が可能であり、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。

本開示によれば、電子メールの伝送経路において電子メールが盗聴される可能性を排除するとともに、電子メールの高速転送が可能であり、かつ、メール内容解読が受信者以外の第３者には不可能とすることができる。

関連する電子メールの転送原理。 実施形態に係る電子メールシステムの基本構成の一例。 実施形態１に係る第１のシステム構成例。 実施形態１に係る第２のシステム構成例。 実施形態１に係る電子メール送信処理部の構成例。 暗号処理部における処理の一例。 送信部でのプロバイダ選択メカニズムの一例。 アカウント選択部の処理例。 実施形態２に係る第１のシステム構成例。 実施形態２に係る第２のシステム構成例。 実施形態３に係る電子メール送信処理部の構成例。 受信端末に備わる電子メール受信処理部の処理の一例。 実施形態３に係るシステム構成例。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

上記課題を解決するために、本開示は、ディザスタリカバリシステムにおける超分散転送技術（特許文献１，２及び３参照）に開示された技術を電子メールに適用することにより、新しい電子メールシステムを実現するものである。ある実施形態では、複数のアカウントを用いるマルチアカウントを有効に組み合わせる。

開示技術は、どの時点においても、全経路に渡って、１対１通信用の伝送経路を前提にした、メール中継の通信形態を用いない。例えば、途中の中継経路に、同時に複数のプロバイダ経由の複数の通信経路を確保する。すなわち、複数のプロバイダ経由の伝送路を確保するために、電子メールの利用ユーザは、一つの電子メールでデータ送信を行う際に、同時にマルチアカウントを適用して、自動的に異なる伝送経路を確保して、暗号化が施されたデータの分割断片を転送することにより、盗聴を回避できる。

この方法を適用するにあたっては、事前に電子メールの本文を暗号化し、または一体化機能と組み合わせて暗号化した後、分割して断片化を図る必要がある。この際には、当該断片データの転送用の中継サーバを複数、同時に活用し、発側クライアントが選択する、複数のメールアカウントに対応したプロバイダを経由して、当該断片データと解読用のメタデータとを、目的の一つまたは複数の相手先の受信メールサーバで回収できるように配信する。

既存メーラには、特許文献１〜３で開示した技術を活用した暗号解読用プログラムによる処理を行い、元データの受信・回復を実現する電子メールの原理は、これまでの電子メールシステムには開示されていない。

特許文献１〜３で開示した技術に含まれる暗号化・分割化・一体化の機能により、電子メール用メッセージは、ＳＳＬを用いただけの通信方式に比べて高速に暗号化することができ、当該技術を用いた送信用および受信用のメーラを持つ通信端末間同士で、メタデータと当該の断片データの全てと、上記の暗号・復号化プログラムとを活用して処理することにより、秘匿性を確保し、安全な電子メールの送受信を可能にすることができる。特に上述の特許文献３で開示した技術における閾値秘密分散方式は、実施形態においても適用することが可能である。

実施形態で開示する電子メールの送受信メカニズムを活用することにより、既存のインターネットの環境には全く影響を与えること無く、安全な電子メールを実現し、送受信データのセキュリティを同時に確保することが可能となる。

第１図に、実施形態に関連する電子メールシステムの概要を示す。電子メールの本文である電文Ｘは、バケツリレー的に目的の受信側のエッジサーバ９３Ｒまで、ＳＭＴＰ（Ｓｉｍｐｌｅ Ｍａｉｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いて配送される。ここで、送信側のエッジサーバ９３Ｔ、受信側のエッジサーバ９３Ｒは１つで、中継サーバ９４は２つある場合を示しているが、これらの数は、１つまたは２つには限定されない。

クライアントである受信端末９２は、ＰＯＰ３（Ｐｏｓｔ Ｏｆｆｉｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ３）やＩＭＡＰ４（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｍｅｓｓａｇｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ４）を用いて、エッジサーバ９３Ｒからの電文Ｘの受信ができる。一般的に、電子メールのアドレス表記は「個人名＠ドメイン名」であり、このドメイン名はＤＮＳ（Ｄｏｍａｉｎ Ｎａｍｅ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いて解決され、ＩＰアドレスを得ることができる。ＰＯＰ３は１人が１クライアントとして利用し、受信端末９２が電文をダウンロードして処理することを前提としている。一方、ＩＭＡＰではサーバ側でメール電文を蓄積・管理し、ダウンロード内容を選択できる機能や、複数のクライアントで同じ宛先のメールを読める機能なども追加されている。しかしながら、いずれの方式においても、メール電文はどこかの、中継経路上の中継サーバ９４等で、解読される危険性は相変わらず存在している。

なお、電文ＸがＳＳＬを用いて暗号化される場合は、認証局との間で公開鍵暗号方式を使用した鍵交換等のデータ通信を行う。鍵交換後のセッションは、当該鍵を用いた共通鍵方式で暗号化し、通信速度性能の向上化を図っているが、その詳細については、本出願の技術との関係は無いため、記述を省略する。

第２図に、実施形態に係る電子メールシステムの基本構成の一例を示す。実施形態に係る電子メールシステムは、送信端末９１から受信端末９２に電文Ｘを送信する際に、１通の電子文Ｘを暗号化して分割した断片Ｘ１及びＸ２を生成し、断片Ｘ１及びＸ２から電文Ｘに復元するために用いるメタデータＸＭと少なくとも１つの断片Ｘ１及びＸ２の伝送経路が異なるように、断片Ｘ１及びＸ２及びメタデータＸＭを伝送する。

伝送経路が異なるようにするための方法は任意である。例えば、以下が例示できる。
・送信端末９１が、複数のアカウントを有し、送信元に複数のアカウントを用いる。複数のアカウントは、アカウントの管理者であるプロバイダが異なることが好ましい。例えば、断片Ｘ１及びメタデータＸＭの送信元に第１のアカウントを用い、断片Ｘ２の送信元に第２のアカウントを用いる。
・送信端末９１が、伝送方式の異なる複数の送受信回路を有し、伝送方式に応じた複数の基地局を接続先に用いる。これにより、アカウントが１つであっても、異なる伝送経路にすることができる。例えば、断片Ｘ１及びメタデータＸＭの接続先に第１の基地局を用い、断片Ｘ２の接続先に第２の基地局を用いる。
・受信端末９２が、複数のアカウントを有し、送信先に複数のアカウントを用いる。複数のアカウントは、プロバイダが異なることが好ましい。例えば、断片Ｘ１及びメタデータＸＭの宛先に第１のアカウントを用い、断片Ｘ２の宛先に第２のアカウントを用いる。

送信端末９１と受信端末９２がそれぞれ複数のアカウントを利用可能な場合、送信端末９１のアカウントと受信端末９２のアカウントとの組み合わせを変えることで、伝送経路のバリエーションを増やすことができる。送信端末９１のアカウントと送受信回路との組み合わせを変えることで、伝送経路のバリエーションをさらに増やすことができる。送信端末９１のＮ個のアカウント、受信端末９２の１個のアカウントを用いてもよい。送信端末９１の１個のアカウント、受信端末９２のＮ個又はＭ個（ただし、Ｍ≠Ｎである。）のアカウントを用いてもよい。送信端末９１のＮ個のアカウント、受信端末９２のＮ個又はＭ個のアカウントを用いてもよい。

電子メール送信装置として機能する装置は、図１に示す送信端末９１及びエッジサーバ９３Ｔのいずれであってもよい。電子メール受信装置として機能する装置は、図１に示す受信端末９２及びエッジサーバ９３Ｒのいずれであってもよい。端末に搭載するソフトウェアを修正することによって、送信端末９１を電子メール送信装置として機能させ、受信端末９２を電子メール受信装置として機能させることができる。ソフトウェアを用いて制御可能なエッジサーバを用いることによって、エッジサーバ９３Ｔを電子メール送信装置として機能させ、エッジサーバ９３Ｒを電子メール受信装置として機能させることができる。

このように、実施形態に係る電子メールシステムは、断片Ｘ１と断片Ｘ２とが異なる経路で伝送されるため、任意の中継経路上で転送される断片データのみを用いて電文Ｘを復元することができない。メタデータＸＭは、断片Ｘ１及び断片Ｘ２とは異なる経路で転送されることが好ましい。また、メタデータＸＭを分割し、分割した各メタデータを異なる経路で転送することが好ましい。これにより、電文Ｘの解読をより困難にすることができる。

（実施形態１）
本実施形態では、送信端末９１がプロバイダの異なる３つのアカウントを有し、各アカウントを送信元メールアドレスに用いて、断片Ｘ１、断片Ｘ２及びメタデータＸＭを送信する。例えば、プロバイダＡのアカウントを断片Ｘ１の送信元メールアドレスに用い、プロバイダＢのアカウントを断片Ｘ２の送信元メールアドレスに用い、プロバイダＣのアカウントをメタデータＸＭの送信元メールアドレスに用いる。

第３図に、本実施形態に係る第１のシステム構成例を示す。第１のシステム構成例では、電子メールのデータを特許文献１，２，３に示す技術を活用して分割した時に、断片Ｘ１（データ）、断片Ｘ２（データ）、メタデータＸＭは、それぞれ、マルチアカウントとして、登録したプロバイダＡ，Ｂ，Ｃの中継サーバ９４−１，９４−２，９４−３に向けて送信される。それぞれの断片データは、当該プロバイダが管轄する中継サーバを経由して、最終的に受信端末９２が収容されるエッジサーバ９３Ｒに、バケツリレーされる場合を示している。各プロバイダの受信メールサーバに、断片Ｘ１、断片Ｘ２、メタデータＸＭの全てが揃い、受信端末（クライアント）９２がＰＯＰ３やＩＭＡＰ等を活用して、当該の暗号データを受信する。その後、受信端末（クライアント）に備わる暗号解読機能を持つメーラが、メタデータＸＭを用いて、全断片Ｘ１及びＸ２をまとめて解読する。これにより、元の電子メールの本文データ（電文Ｘ）を回復することができる。

第４図に、実施形態に係る第２のシステム構成例を示す。第２のシステム構成例は、クライアントが複数のエッジサーバに収容される。各エッジサーバは、地理的、物理的又は論理的に異なる。ここでは、断片Ｘ１（データ）、断片Ｘ２（データ）、メタデータＸＭは、それぞれ、各プロバイダが管理するエッジサーバ９３−Ｔ１，９３−Ｔ２，９３−Ｔ３に転送され、その後、プロバイダＡ，Ｂ，Ｃの中継サーバ９４−１，９４−２，９４−３に向けて送信される。それぞれの断片Ｘ１及びＸ２は、プロバイダが管轄する中継サーバ９４−１１及び９４−１２を経由して、最終的に受信端末９２がプロバイダごとに収容されるエッジサーバ９３−Ｒ１，９３−Ｒ２，９３−Ｒ３に、バケツリレーされる場合を示している。各プロバイダの受信メールサーバに、断片Ｘ１、断片Ｘ２、メタデータＸＭの全てが個別に揃い、受信端末（クライアント）９２がＰＯＰ３やＩＭＡＰ等を活用して、当該の暗号データを受信する。その後、受信端末（クライアント）に備わる暗号解読機能を持つメーラが、メタデータを用いて、全断片Ｘ１及びＸ２を解読する。これにより、元の電子メールの本文データ（電文Ｘ）を回復することができる。

第３図及び第４図では、複製の処理を記述していないが、メタデータを適切に記述して、複製データに関わる内容を含めてもよい。これにより、断片データの回収確率を向上できる。また、断片データは２つに限らず、３以上であってもよい。

上記の説明では、家庭あるいはオフィスに設置された固定ＰＣを想定して、本実施形態の適用例の説明を行ったが、本実施形態は電子メールを送受信可能な任意の端末に適用できる。例えば、送信端末９１及び受信端末９２は、スマートフォンなどの無線通信端末であってもよい。この場合、スマートフォンがＷｉｆｉの環境を用いてＡプロバイダに接続すると同時に、３Ｇ回線によりＢプロバイダに接続する。このように、本実施形態に係る送信端末９１及び受信端末９２と同等の機能を備えたテータの暗号化・分散転送機能を無線通信端末に内蔵させることで、無線通信端末であっても本実施形態を実施することができる。

また、これまでの説明においては、相手先を固定した場合に、同一のＩＰアドレス（および同一の相手先メールアドレス）を使用して、その相手先メールアドレス宛に、当該分割データおよびメタデータを送信し、相手端末側のメーラで同一メールアドレスに到着した特定の送信元からの電文Ｘを復号する方式についての実施形態を開示したが、この例に限定される必要がないことはいうまでもない。例えば、送信端末９１が、受信端末９２のメールアドレスを複数知っており、各メールアドレスが異なるプロバイダから提供されたものである場合には、それらの相異なる相手先メールアドレスをそれぞれの分割データおよびメタデータの転送用に使用することも可能である。この場合、受信端末９２がプロバイダの異なる３つのアカウントを有し、各アカウントを宛先メールアドレスに用いて、断片Ｘ１、断片Ｘ２及びメタデータＸＭを送信する。なお、送信端末９１と受信端末９２の両方が複数のアカウントを有していてもよい。

送信端末９１は、電子メールの本文データ（電文）を暗号処理し、その際に発生するメタデータを含む電文の処理を行う電子メール送信処理部８１を備える。第５図に、送信端末９１に備わる電子メール送信処理部８１の構成例を示す。電子メール送信処理部８１は、暗号処理部１２、メタデータ生成部１３及び送信部１４を備える。送信部１４は、アカウント選択部４１及びメール送信部４２を備える。

電子メール送信処理部８１は、電子メールの本文である電文Ｘと、宛先メールアドレスと、送信元メールアドレスと、を取得する。本実施形態では、プロバイダの異なる３つのアカウントを送信元メールアドレスとして取得する。暗号処理部１２は、電子メールの本文である電文Ｘを暗号化し、断片Ｘ１及びＸ２を生成する。メタデータ生成部１３は、断片Ｘ１及びＸ２を電文Ｘに復元するために必要なメタデータＸＭを生成する。

アカウント選択部４１は、電文Ｘから生成された断片及びメタデータを判別し、電文Ｘから生成された断片Ｘ１、断片Ｘ２及びメタデータＸＭに、異なるアカウントを割り当てる。ここで、共通の電文Ｘから生成された断片及びメタデータＸＭの判別方法は、任意の適切な形態を用いることができる。例えば、宛先メールアドレスが同一である場合や、メタデータＸＭに付加されたものと同等の識別タグ等が検出された場合には、共通の電文Ｘから生成された断片及びメタデータであると判定する。メール送信部４２は、アカウント選択部４１の割り当てたアカウントを用いて、断片Ｘ１、断片Ｘ２及びメタデータＸＭを送信する。

第６図に、暗号処理部１２における処理の一例を示す。ストリーム暗号処理（例えばＥＸ ＯＲ演算処理）で電文Ｘから生成される暗号文ＣＤ１が、さらに一体化処理により暗号文ＣＤ２に変換され、その後、分割されて、暗号化された断片化ファイル群（断片Ｘ１，断片Ｘ２）が構成される。ここで、一体化は、暗号化したデータファイルを複数のデータピースに分割してデータピース同士を可逆演算する。一体化により、ストリーム暗号化されたデータの空間的な撹拌（混ぜ合わせ）を図ることができる。可逆演算は、例えば、加算、減算又はＥＯＲ、あるいは、これらの組み合せである。

暗号処理部１２における暗号化の過程で時系列的な順序で使われるメタデータＭＤ１〜ＭＤ３は、一連の暗号鍵データに相当する。メタデータＭＤ１は、例えば、暗号化処理に用いた暗号鍵である。メタデータＭＤ２は、例えば、一体化処理に用いた可逆演算を実現するためのパラメータである。メタデータＭＤ３は、例えば、分割数及び複製数である。

メタデータ生成部１３は、メタデータＭＤ１〜ＭＤ３から１つのメタデータＸＭを生成する。このとき、メタデータ生成部１３は、メタデータＭＤ１〜ＭＤ３を暗号化してメタデータＸＭを生成することが好ましい。この暗号化においては、共通鍵を用いることが好ましい。

送信部１４は、メタデータＸＭを、断片Ｘ１及びＸ２とは別の異なるプロバイダの中継伝送路を経由して、バケツリレー的に、受信メールサーバまで伝送することが好ましい。このメタデータＸＭは、例えば公開鍵暗号方式を活用して伝送することが可能であることは、言うまでもない。元データである電文Ｘは、暗号化された後、一体化処理され、更に断片Ｘ１及びＸ２に分割された（断片）パケットデータ系列となる。ここで、メタデータＸＭ、断片Ｘ１及び断片Ｘ２のパケットデータは、適切に複製することが可能であることは言うまでもない。

一般的には、信頼性の高い伝送路を活用する場合には複製は不要である。各断片データは、それぞれ、異なるプロバイダの伝送回線を利用して、受信側のメールサーバにバケツリレーされることが好ましい。

バケツリレーされる断片データは、それぞれ異なる暗号鍵で暗号化されていることが好ましい。これにより、中継伝送路上で、当該の電子メールの盗聴を試みる第３者は、以下の全ての条件が揃わない限り、データの解読は困難である。
・断片（データ）を中継する全プロバイダの通信経路を同時に盗聴する。
・断片データとは別に中継転送されるメタデータを盗聴する。
・メタデータと断片データを用いた復号処理アルゴリズムを入手する。

なお、本実施形態において、宛先の受信メールサーバが、受信された全断片データおよびメタデータを受信クライアントに送出する際に、エッジサーバ９３Ｒが、当該の全ての断片データとメタデータとを受信した後に、電文Ｘを復元してもよい。この場合、エッジサーバ９３Ｒは、電子メールデータ内の本文メッセージ（電文Ｘ）の復号や、認証処理も含め、その結果となる元のデータを、受信端末９２に送信することが可能であることは、言うまでもない。

ここで、断片データとメタデータとを送信する場合に、送信宛先が、同一アドレスである場合には、マルチクライアントの組み合わせを、異なるメールを送る度毎に、異なるプロバイダの組み合わせを選択できるように、送信部１４でプロバイダの選択処理を行うことが可能である。電子メール送信処理部８１における、プロバイダ選択メカニズムの原理を第７図に示す。

送信対象とするメールが、セキュアーメールとしての、新しい送信要求である場合には（Ｓ１０１において有）、暗号処理部１２における独自暗号化処理（Ｓ１０２）及び断片データ及びメタデータの生成（Ｓ１０３）に加え、アカウント選択部４１におけるプロバイダーの選択処理（Ｓ１０４）の後、メール送信部４２が送信する。一方、通常メール転送要求の場合には（Ｓ１０１において無）、暗号処理部１２及びメタデータ生成部１３における処理を行わず、アカウント選択部４１は予め設定されたアカウントを電文Ｘに割り当て、メール送信部４２は通常のメール転送処理を実施する。

第７図の中に示したプロバイダの選択処理（Ｓ１０４）は、第８図に示すように、送信部１４内に、同一宛先に対するプロバイダ選択機能をもつアカウント選択部４１を実装することで、実現が可能である。第８図は、この場合の一つ実現例である。送信対象となる電文Ｘを分割して、異なるプロバイダに転送する場合において、例えば、同一の宛先に対して、いつも同じプロバイダを用いたり、複数のプロバイダを使用する場合においても、それらの異なるプロバイダへのデータの送出順番を同一にすると、仮に複数の全プロバイダが結託して、当該電文Ｘの解読を試みようとする場合には、攻撃の糸口の一部になり得る可能性がある。この可能性を排除することにより、セキュリティ上の一層の強固さを確保することが必要となる。

第８図の例では、例えば、送信端末９１が、５つのプロバイダを利用でき、ある宛先への電文Ｘを送信するのが初回であり、かつ、プロバイダを指定するポインタ値の初期値をＰ２とし、当該の電文が断片Ｘ１，断片Ｘ２，断片Ｘ３とメタデータから構成される場合には、それぞれのデータの転送経路は、プロバイダＢ，プロバイダＣ，プロバイダＤ，プロバイダＥを用いて順番に転送される。同一宛先に、２つ目の電文Ｙが送信される場合には、プロバイダ選定用のポインタ値が更新されるため、今度の新しい電文が、仮に断片Ｙ１，断片Ｙ２とメタデータＹＭとから構成される場合には、それぞれの転送経路は、順番に、転送経路は、プロバイダＡ，プロバイダＢ，プロバイダＣを用いて順番に転送される。このようにして、仮に同一の組み合わせのプロバイダであった場合においても、メタデータを含めた全断片データは、毎回、別のプロバイダを用いて、転送するように構成できる。上記の例では、プロバイダの選択を、同一の宛先の場合には、毎回異なる場合を示したが、プロバイダ選択を周期的に行うようにすることができることは、言うまでもない。

（実施形態２）
第９図、第１０図は、実施形態１の原理を応用して、それぞれ、第３図、第４図において、複数の電文Ｘ及びＹが、同一の宛先に到達する場合に、異なるプロバイダを活用して、転送経路を異ならせる場合の例である。送信端末９１に備わる送信部１４は、電文Ｙを分割した断片Ｙ１及びＹ２と、断片Ｙ１及びＹ２から電文Ｙに復元するためのメタデータＹＭと、を異なるアカウントを用いて送信する。例えば、送信部１４は、プロバイダＡのアカウントを断片Ｘ１及びＹ１の送信元メールアドレスに用い、プロバイダＢのアカウントを断片Ｘ２及びＹ２の送信元メールアドレスに用い、プロバイダＣのアカウントをメタデータＸＭ及びＹＭの送信元メールアドレスに用いる。

電文Ｘと電文Ｙの送信タイミングが異なる場合、送信部１４は、電文Ｘを送信した後に、プロバイダＡのアカウントを断片Ｙ２の送信元メールアドレスに用い、プロバイダＢのアカウントをメタデータＹＭの送信元メールアドレスに用い、プロバイダＣのアカウントを断片Ｙ１の送信元メールアドレスに用いてもよい。

（実施形態３）
第１１図に、本実施形態に係る電子メール送信処理部８１の構成例を示す。本実施形態に係る電子メール送信処理部８１は、電子メールデータの本文のパケット処理の内容に、認証用の電子署名データをメタデータの一部として送信端末９１にて付加する機能を含む。

送信端末９１は、第三者機関または独自に運営される認証局が公開鍵とその持ち主を保証するために発行する公開鍵証明書を事前に取得する。送信者側は、ダイジェスト作成部１５を用いて、電文Ｘを予め定めたハッシュ関数で正規化してメッセージダイジェストＭＤを作成する。このメッセージダイジェストＭＤを、送信者側の秘密鍵で暗号化する電子署名生成部１６により、電子署名を生成する。メタデータ生成部１３は、公開鍵証明書と、これらを付加して、メタデータＸＭを生成する。

通常の電子メールシステムでは、署名データは、送信側の秘密鍵を用いて暗号化され、送信側の公開鍵を含んだ公開鍵証明書と共に、送信データと一緒に、受信側に送信される場合が一般的である。しかしながら、本実施形態においては、高い安全性に配慮して、公開鍵証明書は、メタデータに含める構成例を示している。なお、受信者側は、公開鍵証明書の有効性の検証を行った後に、公開鍵証明書に記載された公開鍵を用いて、電子署名を復号し、元のメッセージダイジェストＭＤを復元できる。

受信端末９２は、ダイジェストを用いて認証を行う。第１２図に、受信端末９２に備わる電子メール受信処理部の処理の一例を示す。電子メール受信処理部は、電子メールの本文のパケット処理とメタデータの復号を行う。メタデータＸＭに含まれる電子署名データを抽出後（Ｓ２１１）、公開鍵証明書の有効性の検証を行った後に（Ｓ２１２）、当該公開鍵証明書に記されている公開鍵を用いて、電子署名データを復号して（メッセージ）ダイジェストを作成し（Ｓ２１４）、更に当該メタデータを使用して復号化された電子メールの本文データをハッシュ関数で正規化して（メッセージ）ダイジェストを生成し（Ｓ２０３）、前述の（メッセージ）ダイジェストと比較して（Ｓ２０４）、一致する場合には（Ｓ２０４において一致）、受信した当該電子メールの送信者の認証を完了させ（Ｓ２０５）、受信端末９２メーラ受信部に通知する（Ｓ２１５）。これにより、本実施形態に係る受信端末９２は、電子メールの本文データの全ての処理を完結することができる。

一方、実施形態１及び実施形態２において、幾つかのプロバイダの提供サービスが故障により提供できなかったり、あるいは、特定の転送経路が異常となる場合がある。そのような場合であっても、特許文献３で開示した閾値秘密分散方式を本実施形態に適用することで、安全にメールサービスを継続することが可能である。

例えば、転送する断片データおよびメタデータを閾値秘密分散転送する際に必要となる数の断片データおよびメタデータは、閾値の設定に適合するように複製を行う必要がある。第１３図に、最も単純な場合の閾値秘密分散方式を活用してセキュアー電子メールを実現する場合の例として、（２，３）閾値秘密分散方式の例を示す。第１３図では、電文Ｘを断片Ｘ１，断片Ｘ２およびメタデータＸＭに分割し、これらを３つのプロバイダに、閾値秘密分散し、少なくとも３つの分散された転送経路の内、２つ以上の経路が、保証されれば、復号が可能となる。

受信端末９２は、それらの全てのデータを受信した後、当該メタデータと暗号化された分割データの全てとメタデータとを相異なるメールアカウントの受信ボックスから抽出し、それらのデータ全てを用いて、もとの電文Ｘを復号することができる。また、プロバイダとして活用できる数が、例えば、５つある場合には、（３，５）閾値秘密分散転送が可能となる。この場合は、任意の３つ以上の正常な転送経路を使用できれば、受信側では、安全にメールの復号を行うことが可能である。

また、プロバイダの活用可能な数に基づいて、他の閾値秘密分散が可能であることは言うまでもない。さらに、利用可能なプロバイダが２つしかない場合には、それぞれに、同一の暗号データを分散転送し、どちらか１つが、故障になった場合に備える方式が実現可能であることは、言うまでもない。

（実施形態の効果）
以上述べたように、実施形態により、インターネットを用いた電子メールの安全性を画期的に改善することが可能となる。電子メールの配信元となる送信端末９１から、データ配信先となる受信端末９２へと伝送されるデータ情報が、ユーザからはアクセスできない電子メールの中継を行うサーバや、中継経路上の第三者に仮に、漏洩された場合でも、電子メールの本文データの解読は、全ての関連データが揃わない限り不可能である。

更に電子メールの電文Ｘは、同一の通信相手に送信する場合においても、適切に、異なるプロバイダを変更して、転送経路をダイナミックに変更して、メールを安全に、分割転送することが可能となり、第３者によるメール解読の困難性を一層、高めることができる。更に加えて、閾値秘密分散法式を併用することにより、複数のプロバイダのうちの幾つかが、使用困難、あるいは故障状態になった場合でも安全な電子メールサービスを継続使用することが、初めて可能となる。

以上述べた様に、実施形態により、効率的かつ安全に、電子メールでのデータ転送が可能となる。電子認証機能や閾値秘密分散機能も含め、既存のインターネットを変更せず、送受信用のメーラの機能追加とマルチアカウントの同時使用を適用することにより、電子メール通信サービスの安全性を飛躍的に高めることができる。

今後の情報通信インフラの構築に与える影響も大きく、社会的にセキュリティを向上させる意味で、大きく貢献できると考えられる。

なお、前述の実施形態に係る電子メール送信処理部及び電子メール受信処理部は、それぞれ、コンピュータを電子メール送信処理部及び電子メール受信処理部として機能させることで実現してもよい。この場合、送信端末９１又はエッジサーバ９３Ｔ内のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が、送信端末９１又はエッジサーバ９３Ｔ内の記憶部（不図示）に記憶された電子メール送信プログラムを実行することで、電子メール送信処理部の機能を実現する。受信端末９２又はエッジサーバ９３Ｒ内のＣＰＵが、受信端末９２又はエッジサーバ９３Ｒ内の記憶部（不図示）に記憶された電子メール受信プログラムを実行することで、電子メール受信処理部の機能を実現する。

本開示は、情報通信産業に適用することができる。

１２：暗号処理部
１３：メタデータ生成部
１４：送信部
１５：ダイジェスト作成部
１６：電子署名生成部
２１：ストリーム暗号化処理部
２２：一体化処理部
２３：分割処理部
４１：アカウント選択部
４２：メール送信部
８１：電子メール送信処理部
９１：送信端末
９２：受信端末
９３Ｔ、９３−Ｔ１、９３−Ｔ２、９３−Ｔ３：エッジサーバ
９３Ｒ、９３−Ｒ１、９３−Ｒ２、９３−Ｒ３：エッジサーバ
９４、９４−１、９４−２、９４−３、９４−１１、９４−１２、９４−１３：中継サーバ
９５：インターネット

Claims (15)

1. 電子メールの本文を暗号鍵で暗号化し、暗号化した暗号化データに一体化処理を行い、一体化処理後のデータを分割して、複数の断片データを生成する暗号処理部と、
   公開鍵証明書と電子メールの本文を予め定めたハッシュ関数で正規化してメッセージダイジェストを作成するダイジェスト作成部と、
   前記メッセージダイジェストを秘密鍵で暗号化することで電子署名を生成する電子署名生成部と、
   前記複数の断片データを前記本文に復元するために必要なデータ及び前記電子署名を暗号化してメタデータを生成するメタデータ生成部と、
   同じ宛先に対して、複数の異なるプロバイダが、それぞれ、割り当てた複数の宛先メールアドレスを用いて、前記メタデータの伝送経路が前記複数の断片データの伝送経路と異なるように、前記メタデータ及び前記複数の断片データを送信する送信部と、
   を備える電子メール送信装置。
2. 前記複数の宛先メールアドレスは、３以上であり、
   前記送信部は、使用可能な宛先メールアドレスのうちの一部の宛先メールアドレスの組合せを用いて、前記メタデータ及び前記複数の断片データを送信する、
   請求項１に記載の電子メール送信装置。
3. 前記送信部は、前記電子メール毎、予め設定された周期、又は、特定の電子メール数毎に、宛先メールアドレスの組み合わせを変更する、
   請求項２に記載の電子メール送信装置。
4. 前記送信部は、前記電子メール毎、予め設定された周期、又は、特定の電子メール数毎に、前記メタデータ及び前記複数の断片データのうちの前記メタデータの送信順序を変更する、
   請求項２又は３に記載の電子メール送信装置。
5. 前記暗号処理部は、前記メタデータ及び前記断片データを複製し、
   前記送信部は、３以上の伝送経路に、閾値秘密分散を用いて前記メタデータ及び前記断片データを送信する、
   請求項２から４のいずれかに記載の電子メール送信装置。
6. 前記電子メール送信装置は、前記電子メールの送信元である送信端末に接続されたエッジサーバに搭載され、
   前記暗号処理部は、前記送信端末から取得した１通の電子メールの本文について、宛先メールアドレスが複数である場合、前記複数の断片データを生成し、
   前記送信部は、複数の宛先メールアドレスを用いて、前記メタデータ及び前記複数の断片データを送信する、
   請求項１から５のいずれかに記載の電子メール送信装置。
7. 前記送信部は、前記複数の断片データの接続先に、伝送方式が異なる基地局を用いる、
   請求項１から６のいずれかに記載の電子メール送信装置。
8. 同じ宛先に対して、複数の異なるプロバイダが、それぞれ、割り当てた複数の宛先メールアドレスを用いて、暗号鍵での暗号化及び一体化処理の施された電子メールの本文が分割された複数の断片データ、前記複数の断片データを前記本文に復元するために必要なデータ、及び、公開鍵証明書と電子メールの本文を予め定めたハッシュ関数で正規化して作成されたメッセージダイジェストが秘密鍵で暗号化された電子署名が暗号化されたメタデータを、前記複数の宛先メールアドレスに応じた異なる伝送経路から受信する受信部と、
   前記メタデータに含まれる公開鍵証明書の有効性の検証を行った後に、公開鍵証明書に記されている公開鍵を用いて、電子署名を復号してメッセージダイジェストを作成するダイジェスト作成部と、
   受信した前記メタデータの復号を行い、復号後のメタデータを用いて、前記複数の断片データを前記本文に復元する復号処理部と、
   を備え、
   前記復号処理部で復元された前記本文をハッシュ関数で正規化して生成したメッセージダイジェストが前記メッセージダイジェストと一致するか否かに基づいて、復元した電子メールの認証を行う、
   電子メール受信装置。
9. 前記複数の宛先メールアドレスは、３以上であり、
   前記受信部は、使用可能な宛先メールアドレスのうちの一部の宛先メールアドレスの組合せを用いて、前記メタデータ及び前記複数の断片データを受信する、
   請求項８に記載の電子メール受信装置。
10. 前記電子メール受信装置は、前記電子メールの宛先である受信端末に接続されたエッジサーバに搭載され、
    前記受信部は、前記受信端末に設定されているアカウントを宛先とする前記断片データ及び前記メタデータを受信し、
    前記復号処理部は、受信した前記メタデータを用いて、前記複数の断片データを前記本文に復元し、復元した電子メールの本文を前記受信端末に提供する、
    請求項９に記載の電子メール受信装置。
11. 請求項１から７のいずれかに記載の電子メール送信装置と、
    請求項８から１０のいずれかに記載の電子メール受信装置と、
    を備える電子メールシステム。
12. 電子メールの本文を暗号鍵で暗号化し、暗号化した暗号化データに一体化処理を行い、一体化処理後のデータを分割して、複数の断片データを生成する暗号処理手順と、
    公開鍵証明書と電子メールの本文を予め定めたハッシュ関数で正規化してメッセージダイジェストを作成するダイジェスト作成手順と、
    前記メッセージダイジェストを秘密鍵で暗号化することで電子署名を生成する電子署名生成手順と、
    前記複数の断片データを前記本文に復元するために必要なデータ及び前記電子署名を暗号化してメタデータを生成するメタデータ生成手順と、
    同じ宛先に対して、複数の異なるプロバイダが、それぞれ、割り当てた複数の宛先メールアドレスを用いて、前記メタデータの伝送経路が前記複数の断片データの伝送経路と異なるように、前記メタデータ及び前記複数の断片データを送信する送信手順と、
    を電子メール送信装置が実行する電子メール送信方法。
13. 同じ宛先に対して、複数の異なるプロバイダが、それぞれ、割り当てた複数の宛先メールアドレスを用いて、暗号鍵での暗号化及び一体化処理の施された電子メールの本文が分割された複数の断片データ、及び、前記複数の断片データを前記本文に復元するために必要なデータが暗号化されたメタデータを、前記複数の宛先メールアドレスに応じた異なる伝送経路から受信する受信手順と、
    前記メタデータに含まれる公開鍵証明書の有効性の検証を行った後に、公開鍵証明書に記されている公開鍵を用いて、電子署名を復号してメッセージダイジェストを作成するダイジェスト作成手順と、
    受信した前記メタデータの復号を行い、復号後のメタデータを用いて、前記複数の断片データを前記本文に復元する復号処理手順と、
    前記復号処理手順で復元された前記本文をハッシュ関数で正規化して生成したメッセージダイジェストが前記メッセージダイジェストと一致するか否かに基づいて、復元した電子メールの認証を行う手順と、
    を電子メール受信装置が実行する電子メール受信方法。
14. 請求項１２に記載の電子メール送信装置が実行する各手順を、コンピュータに実行させるための電子メール送信プログラム。
15. 請求項１３に記載の電子メール受信装置が実行する各手順を、コンピュータに実行させるための電子メール受信プログラム。

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